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近年来,我国农膜的使用量和覆盖面积均居于世界首位的水平,发展功能性棚膜已列入国家农业科技发展纲要,其总趋势是向高性能、多功能化、专业化、系列化、综合技术集成化等方向发展。随着功能性棚膜的不断发展,研发强度更高、透光性更好、寿命与功能同步、流滴持效期更长等的功能性棚膜已成为农业领域研究的热点。功能性棚膜目前最重要的一个功能首推农膜的流滴性,因为农膜流滴性能的好坏直接影响到大棚作物的品质、产量以及棚内的做业环境等。现阶段我国研制的PE流滴功能膜主要是通过在PE树脂内添加流滴母料的方法来制备流滴膜,所使用的流滴剂基本上是高级多元醇及其酯类、有机胺类表面活性剂以及烷基酚类表面活性剂等有机化合物,其特点是低温流滴性好,但相对分子质量和熔点低,高温加工时流滴剂易挥发和分解。另外,由于流滴剂和PE基体树脂的极性相差较大,极易发生迁移和表面流失,并且发生“喷霜”现象,不但影响农膜透明度,造成薄膜表面发粘和严重粘附灰尘,而且流滴持效期较短。目前国内聚乙烯流滴膜的流滴持效期一般只有2～4个月,而一季温室植物的生长至少需要5～6个月甚至更长。因此,提高我国功能农膜产品的质量,特别是流滴功能的时效性已经成为一个亟待解决的难题。温室大棚由于流滴功能的减弱和失效会引发以下几种主要危害:①产生大量的雾滴并导致光的折射或反射,影响棚膜的透光性,降低了温室内农作物对太阳光能的利用;②导致棚内的湿度增加,使农作物的病虫害发生率上升;③雾滴的滴落造成植物的叶、茎、芽的枯萎或腐烂,使农作物生长减缓;④影响作业人员的劳动效率。因此,提高农用棚膜的流滴性能具有重要的意义。针对我国流滴类农膜存在的问题以及与国外先进技术的差距,本论文首先设计制备了新型的流滴协效改性剂(LD-KS),利用溶液插层法和蒙脱土反应合成纳米流滴控释剂(NANO-LD-KS);再利用熔融插层法通过三层共挤吹塑生产工艺制备了新型的聚乙烯基纳米流滴控释膜(PE/NANO-LD-KS);最后通过田间试验评价了 PE/NANO-LD-KS在实地扣棚中的效果。具体研究内容如下:(1)纳米流滴控释剂的制备。采用溶液插层法,利用流滴协效剂(LD-KS)和蒙脱土(MMT)反应常制备了纳米流滴控释剂(NANO-LD-KS)。对所合成的NANO-LD-KS进行了系统的分析表征,并讨论了其插层反应机理。FTIR和XRD结果分析证明流滴协效剂成功插层进入MMT层间,且MMT:LD-KS=100:40为最佳插层反应比;TG结果分析表明,与LD-KS相比,NANO-LD-KS的初始分解温度提高了 47.23 ℃,最大分解温度提高了 270.58 ℃,其热稳定性得到了明显的提高;FA结果分析表明NANO-LD-KS可吸收254 nm的紫外光,发射对作物生长有益的350～450nm的蓝紫光。(2)聚乙烯基纳米流滴控释膜的制备。将纳米流滴控释剂(NANO-LD-KS)与其他加工助剂以及PE基载体通过熔融插层法制备纳米流滴控释母料;再通过三层共挤吹塑生产工艺制备出纳米流滴控释膜(PE/NANO-LD-KS),并利用XRD、FTIR、TG、SCA、力学性能测试、流滴性能测试对PE/NANO-LD-KS与对照膜(PE/LD)的物理化学性能进行了一系列表征。XRD结果分析表明NANO-LD-KS在PE/NANO-LD-KS中完全剥离,为纳米复合材料力学性能和耐热性能的提高奠定了基础;TG结果分析表明,与PE/LD相比,PE/NANO-LD-KS的初始分解温度提高了 9.9 ℃,其耐热性能得到了提升;SCA结果分析表明,PE/NANO-LD-KS的静态水接触角比对照膜PE/LD下降了 15.35°,其润湿性能得到了提升;力学性能测试表明,与PE/LD相比,PE/NANO-LD-KS拉伸强度提升了 7.90%,断裂伸长率提升了 9.51%,撕裂强度提升了 19.2%,其力学性能得到了提高;流滴性能测试结果表明,PE/NANO-LD-KS的初滴时间比PE/LD缩短了 111 s,提升了 46.25%,改善了 PE/LD流滴见效慢的弊端。高温流滴性能测试和低温流滴性能测试均表明,PE/NANO-LD-KS的流滴持久性得到了提升。其中,高温流滴性能测试,PE/NANO-LD-KS的流滴持久期可达到5天;低温流滴性能测试,PE/NANO-LD-KS的流滴持久期可达到6-7天。(3)聚乙烯基纳米流滴控释膜的大田试验。为了进一步验证所制备的聚乙烯基纳米流滴控释膜(PE/NANO-LD-KS)在农业种植中的实际功效及其对光照强度、空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分、CO2浓度等环境因子的影响。本课题组在江苏省农业科学院六合动物科学基地进行了农田试验。由光照强度分析可知,PE/NANO-LD-KS棚因具有更好的流滴功效,其透光率高于PE/LD棚;由土壤温度和空气温度分析可知PE/NANO-LD-KS可保持土壤的温度范围在19.5 ℃-21.7 ℃之间,更适合于光杆茼蒿的生长(茼蒿喜凉不耐高温,最佳生长温度在20 ℃左右)。由空气湿度和土壤湿度分析可知,PE/NANO-LD-KS的空气相对湿度比PE/LD提高4%-20%,PE/NANO-LD-KS棚更有利于喜湿蔬菜的生长;由CO2浓度分析可知,PE/NANO-LD-KS棚内光合作用更明显;由生物学性能分析可知PE/NANO-LD-KS棚可促进作物提前5-7天上市,且产量可提升28.9%。PE/NANO-LD-KS实际扣棚时间已持续18个月(2013年10月-2015年3月),目前仍具有良好的流滴功能。因此,PE/NANO-LD-KS不但具有良好的初滴效果和长效流滴功能,而且能够有效提高茎叶蔬菜光杆茼蒿的产量和品质,适宜作为一种新型农业用流滴农膜进行推广。